《琥珀:大自然的時(shí)間飛梭》您將了解:琥珀是如何形成的,在哪里可以發(fā)現(xiàn)琥珀,以及如何區(qū)分真假琥珀。本書(shū)還闡述了琥珀在科學(xué)和藝術(shù)領(lǐng)域的多種用途,也探討了從琥珀昆蟲(chóng)中提取DNA的艱辛過(guò)程。對(duì)琥珀中蘊(yùn)藏的各種生物,本書(shū)還給出了照片、圖示以及必要的識(shí)別要點(diǎn)用于幫助鑒定。本書(shū)包含大量精美的琥珀圖片,匯集了眾多重要自然歷史博物館中的琥珀藏品。另外,書(shū)末還專門介紹了關(guān)于中國(guó)撫順琥珀和緬甸琥珀的最新資料,對(duì)于琥珀愛(ài)好者來(lái)說(shuō),還提供了簡(jiǎn)單的分類體系,以及手工打磨琥珀的方法。
本書(shū)適合于琥珀愛(ài)好者以及對(duì)自然科學(xué)感興趣的讀者。
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琥珀是非常特殊的化石,對(duì)于科研人員來(lái)說(shuō),琥珀是絕佳的研究材料,對(duì)于愛(ài)好者來(lái)說(shuō),琥珀是媲美珠寶的珍藏。本書(shū)的作者和譯者都是卓有成就的古生物學(xué)家和昆蟲(chóng)學(xué)家,他們匯集了國(guó)內(nèi)外著名博物館以及琥珀收藏者的資料,通過(guò)240余幅精美的圖片,詳細(xì)講述了琥珀的來(lái)龍去脈,特別是其中蘊(yùn)藏的種種美妙生物。本書(shū)是迄今為止對(duì)琥珀最詳細(xì)而全面的科普性介紹,希冀讀者能夠通過(guò)本書(shū),穿越上千萬(wàn)年時(shí)光,一窺當(dāng)時(shí)生命的究竟。
安德魯·羅斯,蘇格蘭國(guó)立博物館古生物部負(fù)責(zé)人。曾在倫敦自然歷史博物館古生物部工作15年,在那里他由兼職昆蟲(chóng)策展人、化石節(jié)肢動(dòng)物策展人一路成長(zhǎng)為無(wú)脊椎動(dòng)物和植物部藏品經(jīng)理。他主要從事化石陸生節(jié)肢動(dòng)物、特別是古昆蟲(chóng)的研究,他為這些古生物科一級(jí)別多樣性隨時(shí)間的變化而著迷,并從中獲知古生態(tài)、古環(huán)境和古氣候信息。
徐洪河,中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所研究員,從事植物演化與生物地層學(xué)研究,專業(yè)科普網(wǎng)站化石網(wǎng)負(fù)責(zé)人。
劉曄,中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所研究人員,從事昆蟲(chóng)分類學(xué)研究,尤其是中國(guó)步甲科昆蟲(chóng)和化石昆蟲(chóng)研究。熱衷科普工作,參與編撰了四部學(xué)術(shù)和科普書(shū)籍。
王博,中國(guó)科學(xué)院南京地質(zhì)古生物研究所副研究員,從事昆蟲(chóng)演化以及中、新生代琥珀昆蟲(chóng)研究。
自1993年起,我就在倫敦自然歷史博物館古生物部從事琥珀收藏與展覽工作。這得益于當(dāng)時(shí)的電影《侏羅紀(jì)公園》所引發(fā)的對(duì)號(hào)拍的興趣。我在博物館的日常工作包括對(duì)標(biāo)本的清潔、鑒別和分類。關(guān)于琥珀的書(shū)籍通常只是對(duì)其中保存的昆蟲(chóng)或其他內(nèi)含物進(jìn)行命名,而對(duì)于如何進(jìn)行鑒別卻很少提及。要查看詳細(xì)的描述,就需要找很多參考資料。
有很多特征都可以用來(lái)區(qū)分不同的昆蟲(chóng)類群,但是在琥珀中,昆蟲(chóng)的很多特征卻難以被觀察到,畢竟琥珀中保存的昆蟲(chóng)并不會(huì)保持自然狀態(tài)。我很快就找到了一些關(guān)鍵的特征來(lái)區(qū)分各個(gè)類群,有些特征完全來(lái)自我個(gè)人的觀察,目前還無(wú)法在昆蟲(chóng)學(xué)的書(shū)籍中找到。我還發(fā)現(xiàn)有些昆蟲(chóng)在琥珀中很常見(jiàn),而有些卻非常罕見(jiàn),這種豐度差異與現(xiàn)代昆蟲(chóng)的豐度分布在很多方面都完全不同。
如果你購(gòu)買或是找到了一塊琥珀,其中含有動(dòng)物,它很可能是一些常見(jiàn)的家伙,比如蟻蠅或螞蟻。本書(shū)將通過(guò)照片和示意圖,幫你識(shí)別出號(hào)珀中的多種常見(jiàn)動(dòng)物。
通過(guò)本書(shū),我希望你能了解更多新知,并發(fā)現(xiàn)這種神奇物質(zhì)中所蘊(yùn)含的奇妙與美麗。
第一章什么是琥珀?
琥珀是一種很輕的有機(jī)物,通常透明,呈黃色或橙色。琥珀很容易雕刻和拋光,這使它成為了珠寶領(lǐng)域中一種常見(jiàn)的材料。琥珀是樹(shù)木的樹(shù)脂變成化石的結(jié)果,這些樹(shù)脂往往通過(guò)樹(shù)皮而流出(圖3),但卻是在樹(shù)木的心材部分形成的(圖4)。樹(shù)脂不同于在樹(shù)木的心材中運(yùn)輸各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的樹(shù)液。樹(shù)脂通常能夠封鎖住樹(shù)皮中的孔隙,從而保護(hù)樹(shù)木本身。權(quán)旨本身具有防腐的性質(zhì),可以保護(hù)樹(shù)木使之免生疾病,另夕卜也很黏稠,可以膠結(jié)住那些啃食樹(shù)皮或在樹(shù)皮上鉆孔的昆蟲(chóng)的顎。有些類型的樹(shù)木可以產(chǎn)生大量樹(shù)脂,特別是在樹(shù)皮裂口或枝條折斷處。滲出的樹(shù)脂呈團(tuán)狀,或如石鐘乳一般滴下,或)頓著樹(shù)干流下。通常樹(shù)脂在滲出時(shí),就有昆蟲(chóng)被裹挾,卷人到這種黏稠的物質(zhì)之中了。這些樹(shù)脂最終落到了地上,融入了土壤和沉積物中,經(jīng)歷了數(shù)百萬(wàn)年之后,最終化石化,成為了琥珀。融人其中的昆蟲(chóng)或其他生物都被良好地保存了下來(lái)。
不同類型的樹(shù)木能產(chǎn)生不同類型和數(shù)量的樹(shù)脂。松柏類植物以及某些特定的喬木型被子植物能產(chǎn)生大量樹(shù)脂,尤其是在天氣炎熱的季節(jié),而且高溫還使樹(shù)脂不再黏稠。在炎熱的日子里,甚至可以看到成團(tuán)的樹(shù)脂從樹(shù)皮的裂縫中緩緩流出,沿著樹(shù)干緩慢淌下。這種情況很像是沿著蠟燭邊緣緩緩流下的蠟液,只是并沒(méi)有那么快而已。并非所有的樹(shù)脂都能形成琥珀,大部分樹(shù)脂滴落后都會(huì)腐爛,F(xiàn)代樹(shù)木中,只有兩類樹(shù)木的樹(shù)脂性質(zhì)穩(wěn)定,足以經(jīng)歷漫長(zhǎng)的時(shí)間長(zhǎng)河,變成化石琥珀。這兩類植物分別是分布于東非和中、南美洲的豆科植物孿葉豆(圖5)以及新西蘭的南方貝殼杉(圖6)。貝殼杉產(chǎn)生的樹(shù)脂被稱為貝殼杉膠,盡管它并不是真正的樹(shù)膠。
琥珀是如何形成的?
樹(shù)脂變成琥珀主要受到若干因素的影響,這個(gè)過(guò)程被稱為琥珀化。樹(shù)脂中含有多種揮發(fā)性物質(zhì),如油脂以及多種酸和醇,其中包括具有獨(dú)特樹(shù)脂味道的芳香族化合物一兩種著名的、異常芳香的樹(shù)脂就是乳香和沒(méi)藥。這些揮發(fā)物從樹(shù)脂中散發(fā)而出,樹(shù)脂亦隨之變硬。其后樹(shù)脂要經(jīng)歷一個(gè)聚合作用的過(guò)程,其有機(jī)分子形成更大的聚合物。此時(shí),變硬的樹(shù)脂即為柯巴脂(圖7,圖8)?掳椭M(jìn)人土壤和沉積物中之后,能存留很長(zhǎng)時(shí)間?掳椭^續(xù)發(fā)生聚合作用,失去揮發(fā)組分。當(dāng)柯巴脂完全聚合后,不再具有任何揮發(fā)物時(shí),就成為了惰性的琥珀。
科學(xué)家們認(rèn)為,在樹(shù)脂變成琥珀的過(guò)程中,時(shí)間是相當(dāng)重要的因素,據(jù)估計(jì),琥珀化的過(guò)程要持續(xù)200萬(wàn)~1000萬(wàn)年的時(shí)間。然而,琥珀化似乎還涉及其他一系列非常復(fù)雜的因素。世界上大多數(shù)琥珀都不是在其目前的產(chǎn)地所形成的——它們大都經(jīng)歷了土壤的侵蝕、河流的搬運(yùn)后,再沉積在別處。比如,有1200萬(wàn)年歷史的婆羅洲琥珀,就產(chǎn)于砂質(zhì)和黏土質(zhì)的深海沉積物中。婆羅洲化石化的樹(shù)脂完全嵌在砂巖層中,是毋庸置疑的琥珀。不過(guò),產(chǎn)在黏土層中的樹(shù)脂仍然含有一定的揮發(fā)組分,也就是說(shuō),它們?nèi)詫儆诳掳椭?梢?jiàn),保存樹(shù)脂的沉積物類型對(duì)于琥珀的形成比時(shí)間因素要重要得多。但是目前尚不清楚樹(shù)脂與水和沉積物之間的具體化學(xué)作用。
化學(xué)性質(zhì)
琥珀是一種無(wú)定形的、聚合態(tài)的玻璃®,其中的聚合物是萜類環(huán)鏈。一種常見(jiàn)的萜類物質(zhì)就是松節(jié)油,它是一種從樹(shù)脂中提取出來(lái)的揮發(fā)性液體,是常用的有機(jī)溶劑。琥珀通常含有約79%的碳、10%的氫和11%的氧,也含有少量的硫。號(hào)珀可不完全溶解于有機(jī)溶劑中,但是與大多數(shù)醇類不起反應(yīng)。
物理性質(zhì)
琥珀的莫氏硬度是2~3,也就是說(shuō),琥珀并不很硬(與指甲差不多),可以輕易打磨。琥珀的比重(相對(duì)密度)是1.04~1.10,只是稍微比水重一點(diǎn)而巳(水的比重是1.00)。部分號(hào)珀含有氣泡,這降低了它的比重,使它能夠漂浮在水中。因此,琥珀可以輕易地經(jīng)歷河流和浪潮的搬運(yùn)。琥珀的熔點(diǎn)是200~300T:。但琥珀在熔化前就會(huì)變黑、變焦。在紫外光下琥珀會(huì)呈藍(lán)色突光,摩擦?xí)r琥珀會(huì)產(chǎn)生靜電。琥珀摸起來(lái)溫暖,破損處的斷口具有環(huán)狀紋路,類似于貝殼表面的樣子。
外觀特征
琥珀常被用于制作珠寶,其中包裹著昆蟲(chóng)或其他物質(zhì)的號(hào)珀很受歡迎,龐大而罕見(jiàn)的琥珀則更受歡迎。因此,琥珀價(jià)值高昂,而且常被造假。不過(guò),假琥珀往往具有一些明顯的特征’無(wú)需進(jìn)行破壞性測(cè)試,很容易就可以從外觀上鑒別出來(lái)。
大量現(xiàn)代琥珀珠寶中都具有一些被稱為星芒的圓盤放射狀裂隙(圖9),它們是在加熱和冷卻琥珀的過(guò)程中形成的。帶有星芒的綠色號(hào)珀珠寶近來(lái)變得越發(fā)普遍,但其顏色并不是天然的。這種琥珀可能在高溫下被放置在了可以使其改變顏色的高壓氣體中;或其背面被烤焦或涂黑,固定在銀質(zhì)底座之后,也可呈現(xiàn)出綠色。星芒對(duì)于真琥珀來(lái)說(shuō)是很好的一項(xiàng)證據(jù),但是近年來(lái)一些造假者也有辦法能在塑料上造出類似的裂隙。
僅有幾毫米長(zhǎng)的昆蟲(chóng)內(nèi)含物可能是真的,因?yàn)殓曛芯哂行±ハx(chóng)是很普遍的。標(biāo)志波羅的海琥珀的天然特征,是含有櫟樹(shù)花朵的茸毛,以及在黑色裂隙中填充的微小黃鐵礦晶體。波羅的海琥珀中的大型昆蟲(chóng)通常都不完全地包裹著一層白色物,那是昆蟲(chóng)腐爛造成的。這些特征都表明了這些標(biāo)本的真實(shí)性。但并不是說(shuō),不具有這些特征的琥珀就是假的,因?yàn)楹芏噻晖耆该,毫無(wú)任何內(nèi)含物。
鶴刪或鉆孔進(jìn)行造假,即把一塊麵珀挖空后再嵌入一些物質(zhì)’這種方式通過(guò)肉眼就可以鑒別出來(lái)。只要對(duì)周圍的琥珀做下測(cè)試便可檢驗(yàn)其真假。并且這些填充的內(nèi)含物通常很大(長(zhǎng)度超過(guò)10mm)。掌握一些現(xiàn)代動(dòng)物和琥珀動(dòng)物類群差別的知識(shí)有助于識(shí)別這種形式的造假,因?yàn)橹挥袠O少數(shù)幾種琥珀中的昆蟲(chóng)還生活在現(xiàn)代——其余的都滅絕了。造假的內(nèi)含物都是現(xiàn)代物種,而通常只有專家才能分辨。如果琥珀曾被切開(kāi)、挖空,利用顯微鏡仔細(xì)觀察應(yīng)該能分辨出琥珀中的人為切面。然而,琥珀中也有一些天然斷裂和錯(cuò)面看起來(lái)與人為切面很相似。
壓塑琥珀,或者被稱為合成琥珀,在維多利亞時(shí)代的珠寶中很常見(jiàn),常被用來(lái)制作煙斗的煙管。合成琥珀是利用高溫高壓將眾多小而碎的琥珀融合在一起而得到的。其可以是透明或混濁的,也可以是透明中伴隨著混濁的旋渦(圖10),顏色通常多種多樣。黃色和橙色的
辟爾唐蠅
在倫敦自然歷史博物館的眾多藏品中,有一塊造假琥珀名噪一時(shí),被稱為“辟爾唐蝸”(圖11)。在這塊標(biāo)本中,一只很大的家蠅被包裹在一塊波羅的海號(hào)珀之中。1850年,德國(guó)昆蟲(chóng)學(xué)家赫爾曼?勒夫(HermannLoew)首次提及了這塊琥拍。百余年后的1966年,德國(guó)著名昆蟲(chóng)學(xué)家維利?亨尼希(WilliHennig)對(duì)這塊標(biāo)本進(jìn)行了查驗(yàn),將其中的蒼蠅鑒定為現(xiàn)代物種瘤脛廁蠅。這一點(diǎn)非常關(guān)鍵,因?yàn)榱雒剮壥且环N非常進(jìn)化的蒼蠅,這似乎暗示,波羅的海琥珀并沒(méi)有準(zhǔn)確反映出數(shù)千萬(wàn)年前的動(dòng)物群情況,而其他現(xiàn)代物種也應(yīng)該在這些琥珀之中被保存下來(lái)。1993年,這塊標(biāo)本被放到立體顯微鏡和萬(wàn)向燈下重新檢查。燈光釋放出來(lái)的些許熱量導(dǎo)致蒼蠅周圍突然出現(xiàn)了一道裂隙。最初這令人非常不安,但卻也昭示了異樣的發(fā)生。從側(cè)面仔細(xì)觀察后發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)切面,一個(gè)平的切面穿過(guò)琥珀,另一個(gè)卻圍繞著蒼蠅。很顯然,有人曾將這塊琥珀一切為二,挖空其中的一面,塞進(jìn)去了一只蒼蠅后,再把琥珀粘到了一起。那只蒼姆的眼睛呈亮紅色,腹部裂開(kāi)的方式很不自然,這些也都暗示了造假。類似這樣的造假是很罕見(jiàn)的,因?yàn)槿绻笃谔畛鋪?lái)造假的話,柯巴脂和塑料使用得要更廣泛。
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